Question

【題目】鈹銅是廣泛應用于制造高級彈性元件的良好合金。某科研小組從某廢舊鈹銅元件(主要含BeO、CuS，還含少量FeS和SiO2)中回收鈹和銅兩種金屬的工藝流程如下：

已知：i．鈹、鋁元素化學性質(zhì)相似；BeCl2熔融時能微弱電離。

ii．常溫下：Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10－20， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10－13。

回答下列問題：

(1)濾液A的主要成分除NaOH外，還有___________(填化學式)；寫出反應I中含鈹化合物與過量鹽酸反應的離子方程式：___________。

(2)濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，為得到較純凈的BeCl2溶液，選擇下列實驗操作最合理步驟的順序是___________；電解熔融BeCl2制備金屬鈹時，需要加入NaCl，其作用是___________。

①加入過量的NaOH：②加入過量的氨水；③加入適量的HCl；④過濾；⑤洗滌。

(3)反應Ⅱ中CuS的氧化產(chǎn)物為S單質(zhì)，該反應的化學方程式為___________。

(4)常溫下，若濾液D中c(Cu2+)=2.2mol·L－1、c(Fe3+)=0.008mol·L－1、c(Mn2+)=0.21mol·L－1，向其中逐滴加入稀氨水，生成沉淀F是________(填化學式)；為了盡可能多的回收銅，所得濾液G的pH最大值為___________。

Answer 1

【答案】Na2SiO3、Na2BeO2； BeO22－＋4H＋=Be2＋+2H2O； ②④⑤③； 增強熔融鹽的導電性； MnO2＋CuS＋2H2SO4=S＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O； Fe(OH)3； 8.0；

【解析】

Be、Al元素化學性質(zhì)相似，廢舊鈹銅元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反應轉化成Na2BeO2、Na2SiO3進入濾液A中，濾渣B中含CuS、FeS；濾液A中加入過量HCl，Na2SiO3反應生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2與過量HCl反應生成NaCl、BeCl2和H2O，濾液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，濾渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反應生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被還原為MnSO4；濾液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根據(jù)題給Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度積，濾液D中加入氨水得到的沉淀F為Fe（OH）3；濾液E中加入氨水調(diào)節(jié)pH使Cu2+與Mn2+分離。據(jù)此分析作答。

Be、Al元素化學性質(zhì)相似，廢舊鈹銅元件中加入NaOH溶液，BeO、SiO2反應轉化成Na2BeO2、Na2SiO3進入濾液A中，濾渣B中含CuS、FeS；濾液A中加入過量HCl，Na2SiO3反應生成H2SiO3沉淀和NaCl，Na2BeO2與過量HCl反應生成NaCl、BeCl2和H2O，濾液C中含HCl、NaCl、BeCl2；MnO2具有氧化性，濾渣B中加入MnO2和H2SO4，CuS、FeS反應生成CuSO4、Fe2（SO4）3、S，MnO2被還原為MnSO4；濾液D中主要含CuSO4、Fe2（SO4）3、MnSO4，根據(jù)題給Cu（OH）2、Fe（OH）3、Mn（OH）2的溶度積，濾液D中加入氨水得到的沉淀F為Fe（OH）3；濾液E中加入氨水調(diào)節(jié)pH使Cu2+與Mn2+分離。

（1）廢舊鈹銅元件的成分BeO、CuS、FeS、SiO2，根據(jù)信息i，BeO屬于兩性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，能與氫氧化鈉溶液反應，反應方程式為BeO+2NaOH=Na2BeO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，CuS、FeS不與氫氧化鈉反應，因此濾液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2；根據(jù)信息i，反應I中為Na2BeO2與過量鹽酸反應，反應的離子方程式為BeO22－+4H＋=Be2＋+2H2O；

（2）Be、鋁元素化學性質(zhì)相似，先向濾液C中先加入過量的氨水，生成Be（OH）2沉淀，然后過濾、洗滌，再加入適量的HCl，生成BeCl2，合理步驟是②④⑤③；BeCl2熔融時能微弱電離，熔融BeCl2中離子濃度較小，電解熔融BeCl2制備金屬鈹時，需要加入NaCl，其作用是增大離子濃度，增強熔融鹽的導電性；

（3）反應II中CuS中S轉化為S單質(zhì)，MnO2中Mn被還原為Mn2＋，根據(jù)化合價升降法進行配平，其化學反應方程式為MnO2+CuS+2H2SO4=S+MnSO4+CuSO4+2H2O；

（4），Cu2＋開始沉淀時c（OH－）==1×10-10mol/L；Fe3＋開始沉淀時c（OH－）==×10-12mol/L；Mn2＋開始沉淀時c（OH－）==1×10-6mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，即生成的沉淀F為Fe（OH）3。為了盡可能多的回收Cu，濾液E中加入氨水應使Cu2+盡可能完全沉淀，Mn2+不形成沉淀，Cu2+完全沉淀時c（OH-）==×10-8mol/L<1×10-6mol/L，濾液G的c（OH-）最大為1×10-6mol/L，c（H+）最小為1×10-8mol/L，pH最大為8.0。